专利名称：模块式语音处理器机头的制作方法
模块式语音处理器机头
背景技术：
在人类听觉中，耳蜗中的听毛细胞响应声波并且产生相应的听觉神经脉冲。这些神经脉冲被传导至大脑并且被感知为声音。可能是由于多种不同原因导致的听力丧失通常有两种类型传导性的或感觉神经性的。传导性的听力丧失典型地发生在声音到达耳蜗中听毛细胞的常规机械路径受阻的情况下，例如听小骨损伤。通常，传导性的听力丧失可以通过使用传统的助听器获得帮助，助听器将声音放大以使有关声音的信息可以到达耳蜗和听毛细胞。一些类型的传导性听力丧失还是可校正的以通过外科手术进行缓和。但是，许多深度耳聋的人具有感觉神经性的听力丧失。这种类型的听力丧失可以是由于耳蜗内听毛细胞缺乏或遭到破坏而不再将声音信号转换成听觉神经脉冲而引起的。 具有感觉神经性听力丧失的个人可能不能从传统的助听系统中获得任何有意义的益处，不论声音刺激有多大。这是因为用于将声能转换成听觉神经脉冲的机构已经破坏了。因此， 在听毛细胞不能正确行驶功能的情况下，听觉神经脉冲不能直接从声音产生了。为了克服感觉神经性耳聋，耳蜗植入物系统(cochlear implant system)或耳蜗修复体(cochlear prostheses)已经被研发出来，其能够通过直接将电刺激呈现给听觉神经纤维而绕道位于耳蜗内的听毛细胞。这使得声音在大脑中得到感知并且提供听觉功能的至少部分恢复。这些耳蜗修复体系统的大多数通过使用植入电极或具有电极阵列的引线直接刺激耳蜗中的神经节细胞而治疗感觉神经性缺陷。因此，耳蜗修复体通过直接刺激听觉神经细胞、绕道有缺陷的在正常情况下将声能转换成电活动的耳蜗听毛细胞直至被连接的听觉神经细胞而工作。在刺激神经细胞之前，耳蜗修复体的电子电路和电极阵列将音频信号分成许多平行的信息通道，每一个表示被感知的声谱中的狭窄频段。理想地，每个信息通道应该被选择性地传送至正常情况下将有关该频段的信息传输至大脑的听觉神经细胞的子集。那些神经细胞被以整齐的拓补顺序排列，从耳蜗基础端的最高频率开始成螺旋形变化以朝向顶点逐渐降低排列。耳蜗植入物系统典型地包括接收和处理环境声波的外部单元和接收来自外部单元的数据并且使用所述数据直接刺激听觉神经的耳蜗植入物。因此，耳蜗植入物系统的常用配置包括被手术植入患者体内的内部部件和将电能和表示环境声音的电信号提供至内部部件的外部部件。这些外部部件典型地包括佩戴在耳朵上的耳背式(BTE)处理器或体佩处理器。这些处理器包含麦克风、电池和处理麦克风产生的电信号的信号电路。处理器被通过线缆连接至机头。机头通过线缆接收电信号并且将它们传输至内部部件。在一些耳蜗植入物系统中，将外部部件连接在一起的一根或多根线缆可能出现一些问题。例如，线缆可能必须穿过衣服或在发型设计过程中进行调节。线缆可以会被阻断、 被拖拉或被缠结，导致机头掉下。另外，很多患者认为线缆很讨厌并且容易因为弯曲而失效。
附图示意了这里描述的原理的不同实施例并且作为说明书的一部分。所示意的实施例只是示例并不限制权利要求的范围。图IA示意了根据这里描述的原理的示例型耳蜗植入物系统；图IB示意了根据这里描述的原理的示例型耳蜗植入物系统的一部分；图2是根据这里描述的原理的示例型声音处理器和可植入耳蜗刺激器的功能方框图；图3示意了根据这里描述的原理的人的耳蜗的突出显示元件的示意性结构；图4是根据这里描述的原理的一个实施例的说明性模块式语音处理器机头的透视图；图5是根据这里描述的原理的一个实施例的说明性模块式语音处理器机头的透视图；图6是示出了根据这里描述的原理的一个实施例的与耳蜗植入物系统的内部部件连接的说明性模块式语音处理器机头的说明性图示；图7是根据这里描述的原理的说明性模块式语音处理器机头的透视图；图8A和8B分别是根据这里描述的原理的说明性模块式语音处理器机头的俯视图和侧视图；图8C是示出了根据这里描述的原理的锁定部件的运动的说明性模块式语音处理器机头的俯视图；图9A和9B分别是根据这里描述的原理的说明性模块式语音处理器机头的俯视图和侧视图；图IOA是根据这里描述的原理的示例型模块式语音处理器机头的分解透视图；图IOB是根据这里描述的原理的示例型模块式语音处理器机头的一部分的横断面侧视图；图11示意了围绕着根据这里描述的原理的示例型模块式语音处理器机头中的感应线圈和保持磁铁的磁通。在全部附图中，相同的参考标记代表类似的但不必须是相同的元件。
具体实施例方式如上所述，听力丧失的个人可以被许多助听装置帮助。这些辅助装置典型地被整齐地佩戴着并且每天戴很长时间。因此，任何这种助听装置应该耐用和可靠。另外地，助听装置应该在视觉上不引人注目并且不过度约束使用者的活动。如上面所解释的，耳蜗植入物使用者典型地必须佩戴至少两个独立的外部单元，被线缆连接的处理器和机头。传统的系统中的处理器可以是耳背式(BTE)处理器或体佩处理器。BTE处理器典型地使用附贴在外耳顶部上方并且将BTE处理器保持在使用者耳朵后面的位置上的钩子。 BTE处理器包含麦克风、电池和电子部件。线缆将BTE处理器附连到机头上并且传送数据信号和电能至机头。典型地，机头被由作为内部耳蜗植入物的一部分的手术植入的磁铁产生的磁性力保持在位。典型地，体佩处理器通过将处理器附接到使用者穿的衣服的物品上而佩戴。例如，体佩处理器可以被塞到口袋内或者附接到翻领上。体佩处理器没有与BTE处理器相关的严格的尺寸和重量限制。因此，体佩处理器的电子部件和电池容量可以远远大于BTE处理器。 类似于BTE处理器，线缆将体佩处理器附连至机头。如上所述，将外部部件连接到一起的一个或多个线缆可能很难管理。例如，当儿童佩戴耳蜗植入物时，父母在给儿童穿衣服时可能必须额外小心，并且限制儿童喜欢的一些活动，以防止线缆被阻、被拉扯、被缠结或被断开。另外地，处理器和线缆可能在视觉上让人分心并且许多患者感觉很讨厌。对于一些患者来说，BTE单元可能不舒服，特别是那些对挂在耳朵上的重物很敏感的人来说。因此，本说明书通过描述如下的一种模块式语音处理器机头而解决了这些问题，其将耳蜗系统的外部部件结合到直接戴在手术植入的天线上方的单一模块式语音处理器机头内。模块式语音处理器机头是对被植入部件的功能性提供独立支撑的头戴 (head-mounted)外部部件。模块式语音处理器机头消除了对单独的体佩处理器或BTE处理器以及连接线缆的需要。因此，模块式语音处理器机头降低了佩戴和使用耳蜗植入物的复杂性。耳蜗植入物系统不再需要线缆或单独的处理器单元。这消除了使线缆穿过衣服或头发的需要并且另外消除了线缆缠结的可能性。另外地，模块式语音处理器机头可以大大减小视觉上的突兀性并且使使用者感觉更友好。集成的耳蜗植入物机头的模块式特征可以允许其它装置与集成的耳蜗植入物机头通信和/或附接到集成的耳蜗植入物机头上，以提供另外的功能性。但是，集成的头部语音处理器机头零件被配置成作为独立的单元对耳蜗植入物的操作提供基本的功能性。在下面的描述中，为解释目的，阐述了许多特殊细节以提供本系统和方法的透彻理解。但是对于本领域内的技术人员来说很显然的，本系统和方法可以在没有这些特殊细节的情况下被实施。说明书中提到“实施例”、“示例”或类似的语言是指与该实施例或示例相关地描述的特殊特征、结构或特点被包括在至少一个实施例中，但不必须包括在其它实施例中。术语“在一个实施例中”的各种实例或说明书中不同位置处的类似的术语不必须都指同一实施例。而且，如在说明书和附属权利要求中使用的，术语“机头”是指佩戴在使用者头上靠近内部天线的部件，与佩戴在耳朵上或衣服物品上的BTE处理器或体佩处理器形成对比。图IA示意了根据本发明的至少一些的示例型耳蜗植入物系统100。图IA的耳蜗植入物系统100包括模块式语音处理器机头(或“模块式机头”)102和耳蜗刺激装置104。模块式机头102可以包括声音处理器106、麦克风108，和/或用于特殊应用的另外的电路。耳蜗刺激装置104可以包括可植入耳蜗刺激器110、置于电极引线114上的多个电极112，和 /或用于特殊应用的另外的电路。下面详细描述模块式机头102和耳蜗刺激装置104内的部件。例如，下面关于图4-9B描述本系统的模块式方面。另外，在美国专利No. 6，219，580 ； 6，272，382 ；和6，308，101中公开了可以应用于本发明但不是理解本发明所必须的耳蜗植入物系统的各个方面的详细描述，它们分别被整体以引用方式并入。图IA的麦克风108被配置成检测音频信号并且将检测到的信号转换成相应的电信号。在一些示例中，音频信号可以包括语音。音频信号可以另外地或可替代地包括音乐、 噪音，和/或其它声音。电信号被从麦克风108发送至声音处理器106。麦克风108可以被直接连接至模块式机头102，或与其集成在一起。可替代地，麦克风108可以经由通信线路
7116或线缆连接至模块式机头102。声音处理器106根据所选的声音处理方案处理来自麦克风的被转换的音频信号，从而产生用于控制可植入耳蜗刺激器110的适当的刺激参数。这些刺激参数可以指定或定义可植入耳蜗刺激器110产生的电刺激的极性、大小、位置(也就是，哪个电极对或电极组接收电刺激)、刺激频率、定时(也就是，电刺激何时应用到特殊电极对上)、频谱倾斜(spectral tilt)、和/或任何其它特征。图IA中示出的示例型电极引线114被配置成插入耳蜗管内。如图IA中所示， 电极引线114包括沿其长度间隔布置的多个电极112，例如，十六个电极。但是应理解，任何数目的电极112可以被布置于电极引线114上。电极引线114可以基本上如美国专利 No. 4，819，647或6，218，753中所示出和描述的那样，这两个专利中的每一个被整体以引用方式并入。如下面更详细描述的，并且参考图3和6，可植入耳蜗刺激器110内的电子电路被配置成根据声音处理器106定义的特定刺激方案经由所选择的刺激通道(也就是，单个电极112的对或组)在耳蜗300内的一个或多个刺激位置产生和施加电刺激，并且神经电信号被听觉神经308从耳蜗300传导至听觉皮层。在一些示例中，声音处理器106和麦克风108包括耳蜗植入物系统100的外部部分，并且可植入耳蜗刺激器Iio和电极引线114包括被植入患者体内的系统100的可植入部分。在可替代示例中，声音处理器106的一个或多个部分被包括在耳蜗植入物系统100 的可植入部分内。示例型可植入耳蜗刺激器110和声音处理器106可以通过适当的数据或通信线路118例如遥测通信线路被通信地连接，如下面将要更详细描述的。应理解，数据通信线路 118可以包括双向通信线路和/或一个或多个专用的单向通信线路。在一些示例中，耳蜗植入物系统100的外部和可植入部分的每一个可以包括一个或多个感应线圈(下面讨论)， 它们被配置成经由通信线路118传输和接收电能和/或控制信号。控制信号可以包括，例如，表示被检测的音频信号的电刺激的大小和极性。外部线圈还可以将电能从外部部分传输到耳蜗植入物系统100的可植入部分。被传输到可植入部分的电能可以用于操作可植入部分。图IB示意了示例型耳蜗植入物系统的一部分，示出了可以根据本系统和方法使用的包括遥测通信线路的通信线路118。如图IA和IB中所示，耳蜗植入物系统100的模块式语音处理器机头102可以包括外部感应线圈120并且耳蜗刺激装置104可以包括可植入感应线圈122。外部感应线圈120可以被通信地连接至声音处理器106并且可植入感应线圈122可以被通信地连接至可植入耳蜗刺激器110。这里应注意，本发明并不被限制于基于电磁感应的通信装置。其它示例型通信装置包括，但不仅限于，无线电频率通信装置、光学通信装置，以及任何其它无线通信装置。外部感应线圈120和可植入感应线圈122可以包括能够产生和/或接收电磁场的任何适合类型的线圈。例如，外部感应线圈120和可植入感应线圈122可以分别包括在卷绕的或以其它方式成环的结构中缠绕的金属丝或管。交流电可以被从声音处理器106引导通过外部感应线圈120，从而产生围绕着外部感应线圈120分布的磁场。外部感应线圈120 可以定位于可植入感应线圈122附近，以使可植入感应线圈122被至少部分地位于外部感应线圈120产生的磁场内。外部感应线圈120产生的磁场可以导致在内部感应线圈120中产生电流。在内部感应线圈120中产生的电流可以被从内部感应线圈120引导至可植入耳蜗刺激器110。因此，声音处理器106产生的电流可以通过包括外部感应线圈120和可植入感应线圈122的通信线路118传输至可植入耳蜗刺激器110。通信线路118可以充当声音处理器106和可植入耳蜗刺激器110之间的遥测线路。例如，通过在电流穿过外部感应线圈120时产生遥测磁场，外部感应线圈120可以传输一个或多个遥测信号至可植入感应线圈122。外部感应线圈120产生的遥测磁场可以在可植入感应线圈122内产生电流，如上所述。被外部感应线圈120产生的遥测磁场在可植入感应线圈122内产生的电流可以用于将表示数据和/或其它信息的信号传输至可植入耳蜗刺激器110和/或可以用于传输电能至可植入耳蜗刺激器110。在一些示例中，通信线路118可以用于将来自可植入耳蜗刺激器110的遥测信号传输至声音处理器106。例如，电极112获取的数据和/或耳蜗刺激器110产生的状态指示可以经由通信线路118被传输至声音处理器106。为此目的，可植入感应线圈122可以通过产生遥测磁场将遥测信号传输至外部感应线圈120。可植入耳蜗刺激器110可以使电流流经可植入感应线圈122从而产生遥测磁场。外部感应线圈120可以至少部分地被定位于可植入感应线圈122产生的遥测磁场中。该磁场可以导致在外部感应线圈120内产生电流。在外部感应线圈120内产生的电流可以被用于将数据和/或其它信号传输至声音处理器 106。通信线路118可以包括一个以上外部感应线圈120和/或一个以上可植入感应线圈122。例如，第一外部感应线圈和第一可植入感应线圈可以用于将来自声音处理器106的数据和/或电能传输至可植入耳蜗刺激器110。第二外部感应线圈和第二可植入感应线圈可以用于将来自可植入耳蜗刺激器110的数据传输至声音处理器106。图2是示例型声音处理器106和可植入耳蜗刺激器110的功能方框图。在图2中示出的功能仅仅是声音处理器106和/或可植入耳蜗刺激器110可以执行的许多不同功能的代表。如图2中所示，麦克风108检测音频信号，例如语音或音乐，并且将音频信号转换成一个或多个电信号。然后这些信号被在音频前端(AFE)电路202中放大。放大的音频信号被模数(A/D)转换器204转换成数字信号。接着使用适合的自动增益控制(AGC)功能 206对得到的数字信号进行自动增益控制。在进行适当的自动增益控制后，数字信号被在多个数字信号处理或分析通道208 的其中一个中进行处理。例如，声音处理器106可以包括，但不仅限于，十六个分析通道 208。由于存在一系列带通滤波器210，每个分析通道208可以响应不同频段的被检测音频信号。如图2中所示，m个分析通道208的每一个可以还包括能量检测阶段(Dl-Dm) 212。 每个能量检测阶段212可以包括被配置成检测包含在m个分析通道208的每一个中的能量的电路的任何组合。例如，每个能量检测阶段212可以包括后面跟着集成电路的整流电路。能量检测后，m个分析通道208的每一个中的信号被运送至映射阶段214。映射阶段214被配置成将m个分析通道208的每一个中的信号映射至M个刺激通道218的一个或多个。换句话说，包含在m个分析通道208中的信息被用于定义电刺激脉冲，电刺激脉冲被可植入耳蜗刺激器110经由该M个刺激通道218施加到患者身上。如前面所述的，单个电极112的对或组可以构成该M个刺激通道218。
在一些示例中，被映射的信号被多路器216串联起来并传输至可植入耳蜗刺激器 110。可植入耳蜗刺激器110之后可以经由M个刺激通道218的一个或多个将电刺激应用到患者耳蜗管内的一个或多个刺激位置。如此处使用的，术语“刺激位置”被用于指在上面施加电刺激的目标区域或位置。例如，刺激位置可以指听觉神经组织区域内的任何位置。图3示意了人的耳蜗300的示意性结构。如图3中所示，耳蜗300是在基部302处开始并且在顶点304处结束的螺旋形形状。在耳蜗300内容置有听觉神经组织306，在图3 中用X表示。听觉神经组织306被以拓补(tonotopic)的方式组织于耳蜗300内。低频在耳蜗300的顶点304处被译码，而高频在基部302处被译码。因此，沿着耳蜗300的长度的每个位置对应于不同的感知频率。因此，耳蜗修复体可以被植入感觉神经性听力丧失的患者体内并且被配置成施加电刺激到耳蜗300内的不同位置以提供听力感知。例如，电极引线114可以被置于耳蜗300内以使电极112在耳蜗300内接触听觉神经组织306。电刺激可以被电极112施加至听觉神经组织306。图4是根据本发明的一个实施例的模块式语音处理器机头400的透视图。本示例型模块式语音处理器400包括模芯405和模环410。模芯405包含所有外部电子部件例如功率调节电子部件(power conditioning electronic)、信号处理器、滤波器、放大器、接收器、开关、存储器等。例如，模芯405包括声音处理器106、麦克风108、线圈122和图1A-2 中示意出的其它电路。许多电子部件(例如处理器)可以被承载在电路板上。基部425以及模芯405的其它部分可以基本上是空心的以接收电子部件，如下面关于图10A和10B讨论的。另外地，示例型模块式语音处理器400可以包含保持磁铁或磁性材料，例如吸到磁铁123(图6)上的基部425里面的或与基部425相邻的磁铁或磁性材料，或与线圈122 相邻的可植入耳蜗刺激器110(图IA和1B)里面的磁性材料。基部425和可植入耳蜗刺激器110内的磁铁或磁性材料之间的吸引力将机头400的线圈120保持在可植入耳蜗刺激器线圈122上方的位置。上表面435可以包含不同的元件，例如麦克风端口和视频指示器。根据一个实施例，麦克风端口允许麦克风在模芯405内检测声压波(sound pressure wave)。不同的视频指示器，例如一个或多个发光二极管，也可以被包括在上表面435上，以传送与耳蜗植入物系统的内部和外部部件的功能有关的信息，例如电池状态、所选择的程序、灵敏度或体积信息，以及机头400和可植入耳蜗刺激器110之间的通信状态。根据一个实施例，模芯405被配置成接收不同的模环。在本说明性实施例中，通过在槽420内滑动突块然后围绕着模芯405转动模环从而将模环锁定在位，模环可以连接至模芯405。模芯405可以包含许多电触头430，它们与模环上的配合电触头接合，因此允许电能和/或信号在模环和模芯405之间传输。根据一个实施例，模环410包括外壳440和连接至外壳440的线缆460。在模环 410的内表面上，许多突块445被配置成被模芯405中的相应槽420接收。类似地，模环410 的内表面上的许多触头450被配置成与模芯405外表面上的触头430产生电接触。根据一个实施例，模环410可以还包含多个0型圈455，它们抵靠着模芯405的一个或多个表面密封以防止污染物妨碍电连接或以其它方式中断模芯405和模环410的功能。当模环410包括线缆460时，模环410可以被附接至模芯405用于编程，用于提供对长时电源(long term power source)的访问入口，和/或用于允许使用者接触各种附件例如外部麦克风、蓝牙⑧接收器，或其它附件。例如，在听觉病矫治专家编程或安装装置期间，带线的模环410可以被附接至模芯405并且连接至编程计算机。另外地，带线的模环 410可以允许使用者接触各种传统的电池源例如电池组。通过带线的模环410接触外部电源，可以最小化机头的尺寸和重量。另外地，当与传统的BTE单元相比时外部电源可以具有最大的电池容量。在其它情况下，包括线缆的模环可能不是最理想的配置。对于许多可替代模环的任何一个或其它模块式部件来说，模芯的模块式特性允许被附接至模芯上。图5是其中电源被集成到模环510中的说明性模块式语音处理器机头500的透视图。如上所述，模环510 在模芯装置上方并且围绕着其安装并且为安全起见转动至锁定位置。另外地，模环-模芯的连接可以提供防水密封。作为示例而不是限制，模环510可以包含多个电源，例如传统的锂离子电池、聚合物锂电池，或锌空气电池。聚合物锂电池利用与传统的锂离子相同的化学特性(chemi stry) 工作，除了其在固体聚合物复合材料而不是刚性金属容器内包含锂盐电解液之外。因而，聚合物锂电池可以更轻、能量更密集并且受物理损坏影响更小。另外，聚合物锂电池可以被特殊成形为适合其供电的装置。锌空气电池通过锌与大气氧的氧化反应而工作。锌空气电池具有高能量密度并且制造相对便宜。但是，工作时，锌空气电池必须直接暴露在大气中，这使得在密封的系统中使用这些电池遇到挑战。另外地或可替代地，模环可以包含多个可替代附件的任何一个，例如无线电频率接收器或蓝牙⑥接收器。这些附件可以直接连接耳蜗植入物和声源，降低了其它噪音源干扰。例如，在教育环境中，教师可以佩戴无线麦克风，将教师的声音通过无线电频率直接传输至包含在模环中的接收器。类似地，蓝牙 接收器可以被连接至立体声系统、移动电话或其它音频源。图6是示出了与耳蜗植入物系统的内部部件例如上述的耳蜗刺激装置104连接的示例型模块式语音处理器机头500的图示。如上所述，模块式语音处理器机头500可以包含模芯405和包含电池电源的模环510。此配置将耳蜗植入物系统的所有外部部件合并在单一模块式语音处理器机头500内。这消除了将部件连接到一起的线缆以及与使线缆穿过衣服或者线缆被受阻、被拖拉或被缠结而导致机头掉下的有关问题。另外地，模块式语音处理器机头500在离散性方面优于具有多个部件的系统。例如，模块式语音处理器500可以完全被使用者的头发或帽子遮盖。另外，模块式语音处理器机头500比多个部件的配置更耐用。模块式语音处理器机头500更容易密封并且消除了容易失效的线缆。通过将不同的模环附接到模芯上可以制造多个可替代实施例。图7是其中模环 710被附接到模芯400上的说明性模块式语音处理器机头700的透视图。根据一个示例型实施例，模环710具有多个圆突部，每个圆突部被配置成接纳一个或多个纽扣式电池。在可替代实施例中，锂聚合物电池可以被成形为被模环710接纳。在如上所述的多个说明性实施例中，模芯405的顶表面和底表面被暴露。暴露模芯405的顶表面和底表面具有多个优势。例如，可以通过例如在拇指和食指之间抓住模芯 405的暴露的顶表面和底表面而操作模芯405。这允许模芯405被容易地抓住和转动以附接或拆下模环410、510、710。模芯405的顶部和底部可以具有多个便于抓住和操作模芯405的特征或特点。作为示例而不是限制，模芯405的顶和/或底部可以被制成某种特征结构或轮廓以提供更好的抓取表面。另外地，暴露模芯405的顶部和底部还可以具有多个其它功能性优势。通过暴露模芯的整个顶表面或顶表面的一部分，视频指示器可以被置于模芯405的顶表面上。这些视频指示器可以传达耳蜗植入物或被附接的电池的状态。模芯405的顶表面还可以包括需要具有通向外部环境的直接通道的麦克风端口。通过暴露模芯的底部分，模芯内的传送器可以更好地与下面的天线通信。如上所述的模环配置只是连接至模芯的模块式部件的一个说明性实施例。还有许多提供耳蜗植入物模块性和定制性的其它配置。作为示例而不是限制，多个模块式部件可以在不整个包围模芯的外围的情况下被附接至模芯。图8A和8B分别是具有可替代几何形状的说明性模块式语音处理器机头800的俯视图和侧视图。类似于上面描述的其它模块式语音处理器机头，本机头800将耳蜗植入物的所有外部部件结合到模芯405内。模块式部件810附接至模芯405的一侧。模块式部件 810可以用于多种功能，包括提供电能至模芯405。另外地，模块式部件810可以包含多个接收器。作为示例而不是限制，模块式部件810内的接收器可以包括蓝牙 、无线电频率、 802. 11或其它性能。模芯405可以还包含通过麦克风端口 805得到外部声波的内部麦克风。模芯405还包括围绕着“ + ”820定心的附接装置。如前面提及的，附接装置可以由被手术植入的磁性部件和模芯405内的第二磁性部件之间的磁性吸引力组成。例如，磁铁可以被手术植入并且铁磁材料可以被包含在模芯405中，或者反之亦然。另外地，可以使用两个磁铁，一个在模芯405内，一个被与线圈122(图IA和1B)或其它天线一起手术植入。 当正确定向时，使用两个磁铁可以提供更大的吸引力和/或允许减小磁性部件的尺寸。为了附接机头800，机头800被简单地带至被手术植入的磁性部件附近。这两个磁性部件之间的吸引力将机头800定心在线圈122(图IA和1B)或其它天线上并且将机头 800保持在位。附接装置的位置可以被定位于模芯405内，以当模块式部件810被附接到模芯405 上时，机头800被围绕着附接点820平衡。通过围绕着附接点820平衡机头800，也就是， 将附接点置于组合机头的质心处，当承受线性加速或振动时机头800围绕着附接点820转动的趋势被大大降低或消除。通过降低机头800转动的趋势，机头800佩戴着更舒服，特别对于活动的个体来说。另外，当机头800的运动减少时，介于机头800和天线185之间的皮肤，图6，的磨损可以被减少。图8A和8B中示出的说明性配置允许在模芯405和模块式部件810的组装和拆卸过程中很容易抓住和操作模芯和模块式部件。模芯405的上和下表面的部分被暴露以使模芯405可以被抓住。模块式部件还可以被设计成容易操作。根据一个实施例，表面可以被制成某种特征结构或轮廓以在表面和使用者手指之间提供额外摩擦。图8C示出了其中模块式部件810可以被提供有铰链825的机头800的说明性实施例，铰链825允许锁定部件830打开从而释放模芯405。根据一个实施例，一个或多个指示器可以存在于模块式部件810上或者存在于模芯405的表面上。作为示例而不是限制，指示器可以包括表示电池状态的发光二极管815。例如，当电池放电时，发光二极管发光以表示需要再充电或替换电池。对于可以视觉上确定电池水平的父母或教师来说这可能是具有优势地。类似地，模芯单元可以具有一个或多个表示耳蜗植入物状态的视觉元件。例如，发光二极管可以具有表示耳蜗植入物处于工作中的第一颜色和发光图案。发光二极管可以具有用于表示各种故障的不同的颜色和/或发光图案，例如模芯故障、模芯和天线之间缺乏通信或者内部处理器故障。图9A和9B分别是具有可替代几何形状的说明性模块式语音处理器机头900的俯视图和侧视图。在本说明性实施例中，模芯405在两侧被模块式部件905接合。模块式部件 905可以以多种方式附接。例如，模芯405可以被简单地卡到模块式部件905的中心内。在一些说明性实施例中，模芯405可以被锁键式附接，以保证模芯405相对于模块式部件905 具有正确的定向。为了拆下模芯405，可以用一只手抓住模块式部件905并且用相反的另一只手拆下模芯405。模芯405的暴露部分允许使用者抓住模芯405的两侧和/或模芯405的顶部和底部。如上所述，模芯表面可以被制成某种特征结构或轮廓以提供抓取表面。模块式部件905可以被平衡，以使模块式部件905的质心与模芯405的质心对正。 通过对正模块式部件905的质心和模芯405的质心，可以降低机头900在加速或振动过程中的转动趋势。如前面所讨论的，多个接收器、麦克风和电池技术可以被弓I入模块式部件905内。 模块式部件905和/或模芯405可以包含多个特征，包括麦克风端口、视频指示器及其它特征。例如，虽然通常优选全方向的麦克风，但模块式部件905可以另外包含定向麦克风910。 定向麦克风910可以被患者用来选择性地放大所选择的声源以及降低讨厌的背景噪音。根据一个实施例，定向麦克风910可以指向与患者注视的方向相同的方向。例如，患者可以简单将头部转向说话的人而使定向麦克风910指向说话者的方向，以优先感到他的声音。模块式语音处理器机头可以允许多个模块式部件的任何一个被附接至处理器。例如，患者可以具有两个或更多个模块式部件。在一个模块式部件向耳蜗植入物供电时，另一个模块式部件可以再充电其电池。另外地或可替代地，不同的模块式部件提供的功能可以不同。使用者可以选择最适合场合的模块式部件。例如，在社会活动中，使用者可以选择不太引人注目或者补充其它服装配饰的模块式部件。在正常白天的情况下，使用者可以选择具有较长寿命或具有需要的接收器的模块式部件。例如，如果使用者在上学，使用者可能需要能够供电一整天的电池和能够从教师佩戴的无线麦克风接收被放大的/滤波信号的接收器。本模块式语音处理器机头的至少一些实施例可以被配置成使与遥测线圈(例如， 线圈120)产生的遥测磁场和/或与保持磁铁产生的保持磁场有关的磁通指向远离特定电路的方向。转向图IOA和10B，这里示意的示例型模块式语音处理器机头500a包括模芯40 和上述的模环510。模芯40 基本上类似于模芯405。然而，在这里，机头被配置成使磁通指向远离承载在电路板462上的电子电路464(例如声音处理器106或至少其一部分)的方向。与模块式语音处理器机头500a有关的磁通方向的方面可适用于这里描述的其它机头。
在所示意的实施例中，电路板462的底表面466可以大体上面对着机头基板468。 电子电路464可以配置成通过经由通信线路118将控制参数(包括，但不仅限于，刺激参数)传输至可植入耳蜗刺激装置104从而指导可植入耳蜗刺激器110产生并且施加电刺激到患者耳蜗内的一个或多个刺激位置。电子电路464可以另外地或可替代地配置成将电能传输至可植入耳蜗刺激装置104并且可以配置成接收来自耳蜗刺激装置104的数据。图IOA和IOB中示意的示例型模芯40 中的感应线圈120被置于电路板462的底表面466下面。感应线圈120可以包括在卷绕的结构中缠绕的金属丝或管。在一些示例中，感应线圈120可以包括设置于大体圆盘形形状和/或环形形状的保持器中的卷绕的丝。 将认识到，感应线圈120可以具有可以用于特殊应用的任何适合的尺寸和形状。感应线圈 120可以具有顶表面469和内径向表面470，如图IOA中所示。感应线圈120可以位于机头基板468中。因此，当机头基板468与头部相邻时感应线圈120可以紧密靠近患者头部。关于磁通方向，示例型模芯40 包括被定位于或者布置于电路板462和感应线圈 120之间的遥测通量导引件472。遥测通量导引件472可以具有大体环形形状，其内径向表面474限定出延伸通过遥测通量导引件472中央部分的孔。遥测通量导引件可以与电路板 462的底表面466以及感应线圈120的顶表面469相邻。示例型遥测通量导引件472可以包括适于使磁通指向远离电路板462的方向的任何材料。例如，遥测通量导引件472可以包括具有相对高电阻率的材料，对遥测磁场的磁通提供低磁阻路径。另外地，遥测通量导引件472可以包括粉末材料，例如具有相对小颗粒尺寸的粉末金属材料，以防止在遥测通量导引件472中产生涡电流。例如，在存在遥测磁场的情况下可以在固体传导材料(与粉末传导材料相比)中产生涡电流，因为遥测磁场是流经感应线圈120的交流电产生的变化磁场。示例型遥测通量导引件472中的粉末材料可以利用任何适合的材料例如聚合物材料保持在一起。在一些示例中，粉末金属材料可以包括铁和/或其它铁氧体材料。另外地，遥测通量导引件472可以适合于感应线圈120产生和/或接收的遥测信号的频率，例如，约49MHz的遥测信号和/或约10. 7MHz的遥测信号。包括相对磁导率(也就是，合金磁导率与真空磁导率的比值)约为9的材料的遥测通量导引件472可以适合于包括49MHz和 10. 7MHz的遥测信号的频率范围。但是，将认识到，遥测通量导引件472可以具有可以用于特殊应用的任何其它适合的相对磁导率数值。另外地或可替代地，遥测通量导引件472可以具有相对高电阻率和相对小的颗粒大小以便于使磁通改变方向，同时最小化在遥测通量导引件472中产生涡电流。遥测通量导引件472可以被定位并且配置成使感应线圈120产生的磁场的磁通指向远离电路板462的方向，如下更详细描述的。例如，遥测磁场可以通过感应线圈120产生用于传输遥测信号。遥测磁场的磁通可以被遥测通量导引件472指向远离电路板462的方向，从而保护电路板462上的电子电路464不受遥测磁场影响。通过使遥测磁场的磁通指向远离电路板462的方向，可以最小化从感应线圈120经由遥测磁场至电子电路464的能量损失，因而延长用于对耳蜗植入物系统的一个或多个部件提供电能的电池寿命。在一些示例中，模芯40 可以另外地或可替代地包括被置于电路板462和机头基板468之间的保持磁铁476。保持磁铁476可以具有大体面对着电路板462的底表面466的顶表面478。保持磁铁476可以另外具有外径向表面480。在一些实施例中，保持磁铁476可以被置于模芯40 内以使保持磁铁476至少部分地被感应线圈120和/或遥测通量导引件472包围。因此，保持磁铁476的外径向表面480可以大体面对着感应线圈120的内径向表面470和/或遥测通量导引件472的内径向表面474。例如，保持磁铁476可以被置于延伸通过遥测通量导引件472的内径向表面474限定出的孔内。保持磁铁476可以被配置成产生用于将耳蜗植入物系统的一个或多个部件固定到患者头部上的保持磁场。例如，保持磁铁476可以被布置成与模芯基板468相邻，以当模芯基板468与头部相邻时保持磁铁476紧密靠近患者头部。如上所述，耳蜗植入物系统100中的示例型耳蜗刺激装置104(图6)可以包括被配置成与保持磁铁476磁性接合的磁铁123。因此，当模芯基板468被置于线圈122附近与患者头部相邻时，保持磁铁476可以被磁性接合至耳蜗刺激部分104的磁铁，从而将机头 500a固定和/或定向在头部上。示例型机头500a中的模芯40 可以另外地或可替代地包括被定位于电路板462 和保持磁铁476之间的保持通量导引件482。保持通量导引件482可以至少部分地包围保持磁铁476。如图IOA和IOB中所示，保持通量导引件482的顶壁484被置于电路板462的底表面466和保持磁铁476的顶表面478之间并和它们相邻。另外地，保持通量导引件482 的侧壁486可以至少部分地包围保持磁铁476的外径向表面480。保持通量导引件482的侧壁486可以与保持磁铁476的外径向表面480、感应线圈120的内径向表面470，和/或遥测通量导引件472的内径向表面474相邻。保持通量导引件482可以包括适合于使与保持磁铁476产生的磁场关联的磁通改变方向的任何适合材料。例如，保持通量导引件482可以包括具有相对高磁导率的材料。在一些示例中，保持通量导引件482可以包括金属材料，例如包括镍和铁的高导磁金属 (mu-metal)合金。具有相对高磁导率的高导磁合金可以具有约60，000和300，000之间的相对磁导率。例如，高导磁合金可以具有约100,000的相对磁导率。具有高磁导率的高导磁合金可以包括镍和铁的任何适合比率，例如，比率约为镍80%和铁20%。应认识到，保持通量导引件482可以可替代地包括具有任何适合相对磁导率的任何适合材料。保持通量导引件482可以被配置成使围绕着保持磁铁476的保持磁场的磁通指向远离电路板462和/或远离遥测通量导引件472的方向。因此，来自保持磁铁476的磁通可以被指向远离电路板462的方向，从而保护电路板462上的电子电路464不受保持磁场影响。如前所述，保持通量导引件482还可以使保持磁场的磁通指向远离遥测通量导引件472的方向，从而防止来自保持磁铁的磁通在遥测通量导引件472中的粉末金属材料中饱和。来自保持磁铁476的磁通可以大大降低遥测通量导引件472中的粉末金属材料的相对磁导率，降低遥测通量导引件472在使来自感应线圈120的磁通指向远离电路板462方向的方面的有效性。因此，保持通量导引件482可以使保持磁场的磁通指向远离遥测通量导引件472的方向，从而防止磁通在遥测通量导引件472中饱和。通过使磁通指向远离电路板462中的电子电路464的方向，遥测通量导引件472 和/或保持通量导引件482可以使感应线圈120和/或保持磁铁476能够以相对紧密靠近电路板462的方式置于机头模芯40 内。因此，语音处理器机头500a可以通过将电子部件和磁场发射部件合并到机头的一部分内而被制造得更紧凑，如图IOA和IOB中所示。与其中电子电路与机头分离的更大模块式单元或传统的耳蜗植入物系统(例如BTE系统)相比，这可以增加患者使用耳蜗植入物系统的容易度和舒服度。在一些耳蜗植入物系统实施例中，耳蜗刺激装置104可以另外地或可替代地包括保持通量导引件和/或遥测通量导引件，用于使磁通指向远离耳蜗刺激装置104中的电子部件的方向。例如，在包括感应线圈和/或保持磁铁的耳蜗刺激装置(例如图6中的装置 104)中，保持通量导引件和/或遥测通量导引件可以被包括在耳蜗刺激装置中，用于使磁通的方向改变成远离可以定位成紧密靠近感应线圈和/或保持磁铁的电子电路的方向。图11示意了根据本系统和方法的围绕着示例型机头500a中的感应线圈120和保持磁铁476的磁通。如图11中所示，磁通600可以围绕着感应线圈120。磁通600被表示为围绕着感应线圈120的通量路径。另外地，磁通602可以穿过并且围绕着保持磁铁476。 磁通602被表示为围绕着并且穿过保持磁铁476的通量路径。将认识到，除图11中示意的那些之外的另外的通量路径可以与围绕着感应线圈120的遥测磁场和围绕着保持磁铁476 的保持磁场关联。遥测通量导引件472可以对围绕着感应线圈120的磁通600提供低磁阻路径。如图11中所示，磁通600的路径可以被指向穿过遥测通量导引件472的方向，以便感应线圈 120和电路板462之间的磁通600的路径可以被缩短。围绕着感应线圈120的遥测磁通场的磁通600因此可以被遥测通量导引件472改变方向，以使磁通600被基本上防止到达电路板462，从而，减少或消除了穿过电子电路464的磁通。保持通量导引件482可以对围绕并且穿过保持磁铁476的磁通602提供高磁导率路径。如图11中所示，磁通602的路径可以被指向穿过保持通量导引件482的方向，以使磁通602的路径大体穿过和/或沿着保持通量导引件482的顶壁484和/或侧壁486。因此，感应线圈120和电路板462之间的磁通602的路径可以被缩短。类似地，保持磁铁476 和遥测通量导引件472之间的磁通602的路径可以被缩短。围绕并且穿过保持磁铁476的保持磁通场的磁通602因此可以被保持通量导引件482改变方向，以使磁通602被基本上防止到达电路板462和/或遥测通量导引件472，从而，减少或消除了穿过电子电路464和 /或遥测通量导引件472的来自保持磁铁的磁通。总而言之，模块式语音处理器机头将耳蜗植入物系统的外部部件结合到被直接佩戴在手术植入的天线上方的单一单元内。这消除了对单独的体佩处理器或BTE处理器及连接线缆的需要。因此，模块式语音处理器机头降低了佩戴和使用耳蜗植入物的复杂性。模块式语音处理器机头消除了使线缆穿过衣服或头发的需要以及线缆受阻的可能性。另外地，模块式语音处理器机头可以更耐用、更模块化，并且比传统耳蜗植入物系统的处理器在视觉上的突兀性更低。前述描述只用于示意和描述所描述的原理的实施例和示例。本描述并不意于穷举或将这些原理限制于任何公开的精确形式。根据上述公开许多修改和变异是可能的。
权利要求
1.一种耳蜗植入物系统，包括被植入耳蜗内的电极阵列；与所述电极阵列通信的内部处理器；植入天线，所述植入天线被电连接至所述内部处理器；以及模块式外部机头，所述模块式外部机头被配置为对所述耳蜗植入物系统的操作提供外部功能性的独立的头戴单元，所述模块式外部机头通过与所述植入天线磁性吸引从而使皮肤的一部分夹在所述植入天线和所述模块式外部机头之间而被可移除地定位于所述植入天线上方，所述模块式外部机头包括模芯，其包含用于处理声音并且将相应信号提供至所述植入天线的声音处理器，其中， 所述模芯的底表面至少部分被暴露，和模块式部件，其被配置成可释放地接合所述模芯并且对所述模芯供电。
2.根据权利要求1所述的耳蜗植入物系统，其中，所述模芯的声音处理器包括麦克风、 信号处理电子部件和传送器，所述模芯被配置成使用所述麦克风将声音转换成电信号，使用所述信号处理电子部件处理所述电信号以产生改进的电信号，并且使用所述传送器将所述改进的电信号传输至所述植入天线。
3.根据权利要求1所述的耳蜗植入物系统，其中，所述模芯具有顶表面和所述底表面， 所述顶表面和所述底表面保持至少部分地被暴露，用于随后附接所述模块式部件。
4.根据权利要求1所述的耳蜗植入物系统，包括也被配置成可释放地接合所述模芯的第二模块式部件，其中，所述第二模块式部件被配置成替换所述第一模块式部件。
5.根据权利要求1所述的耳蜗植入物系统，其中，所述模块式部件是模环，当所述模环被附接到所述模芯上时整个限定所述模芯的周围。
6.根据权利要求5所述的耳蜗植入物系统，其中，所述模芯还包括大体圆柱形形状，其具有围绕着外周布置的多个槽；其中，所述模环具有多个突块，其被配置成被所述多个槽接收以使所述模环被牢固紧固到所述模芯上。
7.根据权利要求1所述的耳蜗植入物系统，其中，所述模芯还包括围绕着外表面布置的多个电触头，其中，所述模块式部件还包括围绕着内表面布置的多个电触头，以便当所述模块式部件接合所述模芯时在所述模块式部件和所述模芯之间建立电接触。
8.根据权利要求1所述的耳蜗植入物系统，其中，所述模块式部件包括电池。
9.根据权利要求8所述的耳蜗植入物系统，其中，所述电池包括下述中的至少一个锂离子电池、锂聚合物电池和锌空气电池。
10.根据权利要求1所述的耳蜗植入物系统，还包括被置于所述模芯和所述模块式部件之间的密封件，以当所述模块式部件接合所述模芯时密封所述模芯和所述模块式部件之间的电连接。
11.根据权利要求1所述的耳蜗植入物系统，其中，所述模块式部件包含有线接口。
12.根据权利要求11所述的耳蜗植入物系统，其中，所述有线接口被配置成在编程所述模芯时使用。
13.根据权利要求11所述的耳蜗植入物系统，其中，所述有线接口被配置成从外部电源对所述模芯供电。
14.根据权利要求1所述的耳蜗植入物系统，其中，所述模块式部件包括无线接收器。
15.根据权利要求1所述的耳蜗植入物系统，其中，所述模块式部件包括麦克风。
16.根据权利要求1所述的耳蜗植入物系统，其中，所述模块式外部机头模芯包括被配置成通过产生遥测磁场而传输遥测信号的感应线圈和被定位在所述感应线圈和所述声音处理器之间的遥测通量导弓丨件；并且所述遥测通量导引件被配置成使所述遥测磁场的磁通指向远离所述声音处理器的方向。
17.根据权利要求1所述的耳蜗植入物系统，其中，所述模块式外部机头模芯包括保持磁铁和被定位在所述保持磁铁和所述声音处理器之间的保持通量导引件，所述保持磁铁被配置成产生用于将所述耳蜗植入物系统的一个或多个部件固定到患者头部上的保持磁场；并且其中，所述保持通量导引件被配置成使所述保持磁场的磁通指向远离所述声音处理器的方向。
18.一种耳蜗植入物系统，包括 模芯，包括麦克风和声音处理器，所述声音处理器用于产生将被传输至耳蜗植入物的表示环境声音的信号；以及第一多个电触头；以及一组多个模块式部件，其中，所述组中的每个所述模块式部件包括第二多个电触头； 其中，每个所述模块式部件被配置成单独接合所述模芯，以在所述第一多个电触头的一部分和所述第二多个电触头的至少一部分之间制造电连通。
19.根据权利要求18所述的耳蜗植入物系统，其中，每个所述模块式部件被配置成通过下述中的至少一个扩展所述耳蜗植入物系统的功能性对所述模芯提供电池电能，接收无线信号，提供另外的处理能力，提供另外的编程能力，提供外部装置的有线连接与所述耳蜗植入物系统的接口，以及改变所述耳蜗植入物系统的外观。
20.根据权利要求18所述的耳蜗植入物系统，其中，所述组中的所述多个模块式部件的其中一个包括到计算机的有线连接，所述计算机被配置成编程所述模芯中的声音处理ο
21.根据权利要求18所述的耳蜗植入物系统，其中，所述模芯包括圆柱形形状，并且每个所述模块式部件具有被配置成将所述圆柱形模芯接收在其中心处同时允许接触所述模芯的顶部和底部的环形形状。
22.根据权利要求18所述的耳蜗植入物系统，其中，所述组中的所述多个模块式部件的至少一个包括当所述模芯和模块式部件接合时位于它们之间的防水密封件。
23.根据权利要求18所述的耳蜗植入物系统，其中，所述组中的所述多个模块式部件的至少一个包括用于接收来自外部装置的电信号的接收器。
24.根据权利要求18所述的耳蜗植入物系统，其中，所述模芯包括被配置成通过产生遥测磁场而传输遥测信号的感应线圈以及被定位在所述感应线圈和所述声音处理器之间的遥测通量导弓丨件；并且所述遥测通量导引件被配置成使所述遥测磁场的磁通指向远离所述声音处理器的方向。
25.根据权利要求18所述的耳蜗植入物系统，其中，所述模芯包括保持磁铁以及被定位在所述保持磁铁和所述声音处理器之间的保持通量导引件，所述保持磁铁被配置成产生用于将所述耳蜗植入物系统的一个或多个部件固定在患者头部上的保持磁场；并且其中，所述保持通量导引件被配置成使所述保持磁场的磁通指向远离所述声音处理器的方向。
26.一种使用根据权利要求18的所述耳蜗植入物系统的方法，包括 确定将来的活动；从所述组中选择模块式部件，所述模块式部件被配置成扩展所述耳蜗植入物系统的功能性，从而方便所述将来的活动的进行； 接合所述模块式部件和所述模芯；以及将所述模芯和所述模块式部件可拆卸地固定在植入天线上方。
全文摘要
一种耳蜗植入物系统包括被植入耳蜗内的电极阵列；与所述电极阵列通信的内部处理器；被电连接至所述内部处理器的植入天线；以及被可移除地定位于所述植入天线上方的模块式外部机头，所述模块式外部机头包括模芯，模芯包含用于处理声音并且将相应信号提供至所述植入天线的声音处理器；和被配置成可释放地接合所述模芯并且对所述模芯供电的模块式部件。一种模块式语音处理器机头包括模芯，模芯包括麦克风和声音处理器，所述声音处理器用于产生将被传输至耳蜗植入物的表示环境声音的信号，模芯还包括多个电触头；以及包含对应于模芯的电触头的多个电触头的模块式部件；其中，模芯被配置成与模块式部件接合以在模芯和模块式部件之间制造电连通。
文档编号H04R25/00GK102245261SQ200980149246
公开日2011年11月16日 申请日期2009年11月11日 优先权日2008年11月12日
发明者C·M·伍兹, D·P·林奇, G·A·格里菲斯, S·A·克劳福德 申请人:领先仿生有限公司